JPH06103935B2

JPH06103935B2 - インターライン転送型固体撮像素子の駆動方法

Info

Publication number: JPH06103935B2
Application number: JP63201073A
Authority: JP
Inventors: 康隆中柴
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-08-12
Filing date: 1988-08-12
Publication date: 1994-12-14
Anticipated expiration: 2009-12-14
Also published as: JPH0250683A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、インターライン転送型固体撮像素子の駆動方
法に関し、特に、そのフォトセンサの採光時間を制御す
る電子シャッターモードの駆動に適したインターライン
転送型固体撮像素子の駆動方法に関する。

［従来の技術］この種、従来の固体撮像素子の構造とその駆動方法につ
いて、第８〜第11図を参照して説明する。第８図は、従
来の固体撮像素子の平面図であり、第９図は、その部分
拡大図、第10図は、第９図のII−II′線断面図である。
第８図において、複数列にフォトセンサ１が配置され、
各列に隣接して、垂直転送部２が設けられており、垂直
転送部２の一端には、水平転送部３が、また、垂直転送
部２の他端には、掃き出しドレイン６が設けられてい
る。また、水平転送部の一端には信号出力部４が形成さ
れている。

第９図は、第８図のフォトセンサ１と垂直転送部２の部
分を拡大したものであって、第９図に示されるように、
フォトセンサ１は、概略チャンネルストップ５に囲繞さ
れており、そして、チャンネルストップ５の切れ目部を
介して、蓄積した電荷を、垂直転送部２の第２の転送ゲ
ート21′、22′下へ転送する。垂直転送部２は、第10図
に示されるように、Ｐ型シリコン基板上のＮ型層８と酸
化シリコン膜10内に埋設された第１のゲート11′、12′
および第２のゲート21′、22′によって構成されてい
る。

次に、この撮像素子の駆動方法について説明する。第11
図（ａ）は、通常モード時の、また、第11図（ｂ）は、
シャッターモード時の第２のゲート21′に印加されるク
ロックパルスの波形である。通常モード時においては、
フォトセンサ１に蓄積された映像信号電荷は、フォトセ
ンサ１個おきに垂直ブランキング期間内に、読み出しパ
ルスV_H2′の印加によつて、垂直転送部２へ読み出され
る。垂直転送部２においては、各ゲート11′、12′、2
1′、22′へ４相のクロックパルスφV₁、φV₂、φV₃、
φV₄を印加することにより、読み出した電荷を水平転送
部３へ向けて転送する。水平転送部３は、一水平走査線
毎に各列から並列に、１行分の信号電荷の転送を受け、
そして、その電荷を信号出力部４へ転送する。信号出力
部４は、この電荷を受けてビデオ信号を出力する。

また、シャッターモード時にあっては、垂直ブランキン
グ期間内に、それまでにフォトセンサ１に蓄積されてい
た不要な映像信号の信号電荷は、第11図（ｂ）に示した
不要電荷読み出しパルスV_H1′により垂直転送部２に読
み出され、通常のクロックパルスの50〜100倍の周波数
の高速掃き出しパルス７によって、垂直転送部２の水平
転送部３と反対側に設けられた掃き出しドレイン６へ高
速転送され、除去される。そして、フォトセンサ１の採
光時間Ｔを経た後、映像信号の信号電荷は、読み出しパ
ルスV_H2′により垂直転送部２に読み出され、以下前述
と同様の動作により順次出力部４よりビデオ信号として
出力される。

［発明が解決しようとする問題点］上述したような従来の固体撮像素子は、不要な映像信号
の信号電荷を垂直ブランキング期間内に通常のクロック
パルスの50〜100倍の周波数の高速度の転送により、垂
直転送部の一端に設けられている掃き出しドレインに逆
方向転送するため、本来垂直転送部が有しているバイア
スチャージ的な存在である暗電流も同時に除去され、映
像信号の上下方向にシャーディングが発生したり、順方
向の転送不良が生じたり、また、不要電荷の掃き出し不
良が生じたりするという動作上の欠点があり、またテレ
ビジョンカメラシステムとして使用した場合、消費電力
が、非常に大きくなるという欠点がある。

［問題点を解決するための手段］入射光量に応じて映像信号電荷を蓄積するフォトセンサ
が複数列に配置され、各列のフォトセンサに隣接してフ
ォトセンサから映像信号電荷を受け取り、後段へ転送す
る垂直転送部が設けられ、垂直転送部の後段には、各列
の垂直転送部からの電荷を並列に受けこれを信号出力部
へ転送する水平転送部と、水平転送部からの電荷を受け
ビデオ信号を出力する信号出力部と、前記水平転送部に
隣接して設けられた掃き出しドレインとを具備するイン
ターライン転送型固体撮像素子の駆動方法であって、前
記フォトセンサは、不要映像信号電荷と必要映像信号電
荷とを異なる時間帯で蓄積し、それぞれの電荷を垂直転
送部の異なるウェルに転送し、前記垂直転送部は、受け
取った不要映像信号電荷と必要映像信号電荷の双方を同
時に転送し、かつ、前記水平転送部は、不要映像信号電
荷を受けたときには、これを掃き出しドレインに転送
し、必要映像信号電荷を受けたときにはこれを信号出力
部へ転送する構成を有する。

［実施例］次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例の平面図、第２図は、第１
図の部分拡大図、第３図は、第２図のＩ−Ｉ′線断面図
である。

第１図、第２図および第３図において、第８図、第９図
および第10図に示したものと同等なものには、同一の番
号が付せられているので、本実施例と従来例との共通す
る部分については、その詳細な説明は省略する。この実
施例においては、第１図に示すように掃き出しドレイン
６が、水平転送部６の、信号出力部４とは反対側の端に
設けられている。また、第２図に示すように、フォトセ
ンサ１を囲むチャンネルストップ５の切れ目は、第７図
に示したものより狭くなされており、そして、第２図お
よび第３図に示されるような垂直転送部２の、第１のゲ
ート11〜14および第２のゲート21〜24で構成される転送
ゲートは、第９図、第10図の場合に比較して２倍の密度
で形成されている。

次に、この素子の動作について説明する。第５図は、第
２のゲート22に対するクロックパルスの波形図であっ
て、（ａ）は通常モード時、（ｂ）はシャッターモード
時のものである。

通常モード時においては、垂直ブランキング期間の終了
近くに、ゲート22に読み出しパルスV_H2を印加して、そ
れ迄にフォトセンサにおいて蓄積された映像信号電荷
を、ゲート22の下に転送する。そして、垂直転送部２の
各ゲートに第６図に示すクロックパルスを供給すること
により、読み出した映像信号電荷を水平転送部へ向けて
転送する。水平転送部３は、一水平走査線毎に並列に電
荷の転送を受け、これを信号出力部４へ転送する。

一方、シャッターモード時にあっては、フォトセンサ１
に蓄積されていた不要な映像信号電荷を、垂直ブランキ
ング期間内に、ゲート22に読み出しパルスV_H1を印加す
ることにより、垂直転送部２へ読み出す。読み出された
不要な電荷は、各ゲート11〜14、21〜24に、第６図に示
すクロックパルスφV₁₁〜φV₁₄（φV₂₁〜φV₂₄）を印加
することにより、水平転送部３へ向けて転送する。この
クロックパルスの供給を受けたときの垂直転送部のポテ
ンシャルプロファイルを第４図に示す。第４図、第６図
に示すように、不要な電荷をゲート22の下に読み出す
と、この電荷はここより幾分低く形成されたゲート13の
下のウェルに移動し、（時刻t₀）、そして、時刻t₃に至
ると、この電荷は、ゲート14に向けて移動を始め、時刻
t₅においてこの移動は完了する。時刻t₇に至ると、ゲー
ト14下の電荷は更に次のゲートに向け移動を始める。次
いで、ゲート12に印加されたクロックパルスφV₁₄が低
位となった状態において、不要電荷読み出し後、採光時
間Ｔが経過すると、ゲート22には再び読み出しパルスV
_H2が印加され、必要な映像信号電荷が垂直転送部２へ読
み出される。そして、ゲート22下へ読み出された電荷は
ここより幾分低く形成されたゲート13下のウェルに集め
られる（t₈）。これ以降、不要な電荷と必要な電荷とは
異なるウェル内に蓄積されたまま、互いに交じり合うこ
となく、同時に水平転送部３へ向かって転送される。こ
のように、本発明の素子にあっては、その垂直転送部に
おいて不要な電荷も必要な映像信号電荷と同じスピード
で転送されるのであるから、従来の素子において必要で
あった、高速掃き出しパルス（第11図の７）による駆動
は行わなくてよい。

ここで、水平転送部３に不要な映像信号の信号電荷が転
送されて来た時には、通常の転送時とは逆位相のクロッ
クパルスを水平転送部３の各電極に印加することにより
不要な映像信号の信号電荷は反転転送され、不要電荷掃
き出しドレイン６に除去される。一方、映像信号の信号
電荷が水平転送部３に転送されて来た時には、通常のク
ロックパルスを水平転送部３の各電極に印加することに
より、映像信号の信号電荷は、順次信号出力部４へ転送
され、ビデオ信号として出力される。

次に、第７図を参照して本発明の他の実施例について説
明する。この実施例においては、掃き出しドレインが、
水平転送部３に隣接し、これと並行に形成されている。
そして、不要映像信号電荷が、水平転送部３へ送り込ま
れると、水平転送部３は、これを直ちに一括して掃き出
しドレイン６へ掃き出すが、必要な信号電荷を受けたと
きには、水平転送部３は、これを信号出力部４へ転送す
る。この実施例によれば、水平転送部において、不要な
電荷を転送するためのクロックパルスの使用が不要とな
るから、電力の消費は一層少なくなる。

［発明の効果］以上説明したように本発明は、必要とする映像信号の信
号電荷と不要な映像信号の信号電荷を個別に蓄積し、同
時に転送することが出来る直垂転送部を有し、前記垂直
転送部より転送されてくる必要な映像信号の信号電荷を
順次水平転送部により転送し、信号出力部よりビデオ信
号として出力すると共に、前記垂直転送部より不要電荷
が転送されて来た場合には、水平転送部は、これを不要
電極掃き出しドレインに除去することにより、従来の固
体撮像素子に比べシェーディング、転送不良を抑圧する
ことができ、テレビジョンカメラシステムとして使用し
た場合、低消費電力の安定した電子シャッターシステム
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の平面図、第２図は、第１
図の部分拡大図、第３図は、第２図のＩ−Ｉ′線断面
図、第４図は各ゲート下のポテンシャルプロファイル、
第５図は、ゲート22へ印加されるクロックパルスの波形
図、第６図は、垂直転送部の各ゲートに印加されるクロ
ックパルスの波形図、第７図は、本発明の他の実施例の
平面図、第８図は、従来例の平面図、第９図は、第８図
の部分拡大図、第10図は、第９図のII−II′線断面図、
第11図は、ゲート21′へ印加されるクロックパルスの波
形図である。１……フォトセンサ、２……垂直転送部、３……水平転
送部、４……信号出力部、５……チャンネルストップ、
６……掃き出しドレイン、11〜14、11′、12′……第１
のゲート、21〜24、21′、22′……第２のゲート。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射光量に応じて映像信号電荷を蓄積す
る、複数列に配置されたフォトセンサと、該フォトセン
サの蓄積した映像信号電荷の転送を受け、これを転送す
る垂直転送部と、垂直転送部からの映像信号電荷を各列
から並列に受け、これを転送する水平転送部と、水平転
送部からの映像信号電荷を受けビデオ信号を出力する信
号出力部と、前記水平転送部に隣接して設けられた掃き
出しドレインとを具備するインターライン転送型固体撮
像素子の駆動方法において、前記フォトセンサにおいて
は、不要映像信号電荷と必要映像信号電荷とを別の時間
帯で蓄積し、それぞれを、前記垂直転送部の別のウェル
に転送し、前記垂直転送部には、前記不要および必要映
像信号電荷を同時に転送させ、かつ、前記水平転送部に
は、不要映像電荷を受けた時には、これを前記掃き出し
ドレインへ転送させ、必要映像電荷を受けたときにはこ
れを前記信号出力部へ転送させることを特徴とするイン
ターライン転送型固体撮像素子の駆動方法。